◆朱海榮 楊奕 王娟 張蔚 馬聰

1 課程性質(zhì)

電力電子技術(shù)能有效利用電力半導(dǎo)體開關(guān)器件對電能進(jìn)行變換和控制，是電力電子變換和控制技術(shù)的簡稱。電力電子技術(shù)是工業(yè)自動化、電氣工程及其自動化和其他相關(guān)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握電力電子線路的基本理論、基本概念和基本分析方法，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)，同時也可應(yīng)用課程所學(xué)知識獨立分析、解決實際的工程技術(shù)問題。

2 課程教學(xué)內(nèi)容的改革

電力電子技術(shù)課程涵蓋的知識內(nèi)容多、難度大、實用性強，自誕生以來，已形成豐富的器件系列、變換技術(shù)和控制技術(shù)。隨著新器件、新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，課程教學(xué)內(nèi)容也必須及時更新。在授課時，需要精心、合理選擇教學(xué)內(nèi)容，注重基本原理和電路分析方法的講授，突出知識的系統(tǒng)性；同時要根據(jù)其發(fā)展趨勢，及時對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行刪減和補充，真正做到與時俱進(jìn)，讓學(xué)生了解、掌握課程的前沿知識。

2.1 教學(xué)內(nèi)容的精選與更新

晶閘管自20世紀(jì)70年代起大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。近年來，以功率MOSFET和IGBT為代表的全控型器件取代晶閘管，成為新一代電力電子技術(shù)的核心已是不爭的事實。因此，在教學(xué)中要緊跟技術(shù)發(fā)展，壓縮和刪減半控型器件及其控制電路的教學(xué)，廣泛開展以IGBT、電力MOSFET為代表的新技術(shù)、新理論的教學(xué)。重點講述全控型器件組成的整流、逆變電路以及交流調(diào)壓、變頻電路，引入PWM技術(shù)和軟件開關(guān)技術(shù)的教學(xué)。

2.2 緊跟學(xué)科前沿發(fā)展動向

隨著新型電力電子器件和先進(jìn)控制方法的出現(xiàn)，電力電子技術(shù)在工業(yè)控制、新能源、新型家電、變頻調(diào)速、計算機(jī)通信等領(lǐng)域都有著巨大的應(yīng)用前景。目前，全世界范圍的能源供需狀況日趨緊張，中國的能源形勢尤其緊迫。電能作為最終的能源消費形態(tài)，其使用比率正在進(jìn)一步增大，電力電子新技術(shù)在節(jié)能方面的作用日益顯現(xiàn)。所以，電力電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)主動吸收學(xué)科技術(shù)前沿知識，將這些新內(nèi)容及時增加到教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生了解電力電子技術(shù)的發(fā)展動態(tài)，擴(kuò)大知識面，提高學(xué)生對課程的興趣。

3 課程教學(xué)手段的改革

教學(xué)過程從本質(zhì)上講是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的過程。學(xué)生的“學(xué)”是學(xué)習(xí)過程的內(nèi)因，教師的“教”是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程的外部條件。由于學(xué)生是學(xué)習(xí)過程的主體，教師在授課時要通過激發(fā)學(xué)生的興趣讓學(xué)生主動去學(xué)習(xí)，這樣才能增強教學(xué)效果。

電力電子技術(shù)既有較強的理論性，又有較廣的工程背景，該課程具有電路分析多、波形分析多的特點。目前，大部分院校采用的是“教師—黑板+電子教案—學(xué)生”的教學(xué)模式，這種教學(xué)方式很難實現(xiàn)教師和學(xué)生在課堂中的協(xié)調(diào)，極大地妨礙了學(xué)生的主動學(xué)習(xí)性，教學(xué)效果不好。針對這種教學(xué)現(xiàn)狀，提出下列教學(xué)改革手段。

3.1 精心組織課堂教學(xué)活動

教師在保證教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)性和完整性的基礎(chǔ)上，要力求突出教學(xué)重點和難點。同時，精選一部分內(nèi)容留給學(xué)生去自學(xué)，然后開展課堂討論。實踐證明，“自學(xué)+討論課”的教學(xué)方法有利于幫助學(xué)生克服依賴性，培養(yǎng)其自學(xué)能力、思維能力，增加學(xué)習(xí)的信心。

在教學(xué)中，教師還會精心設(shè)計教學(xué)模塊，以解決問題和提高能力為出發(fā)點進(jìn)行教學(xué)輔導(dǎo)，通過此類教學(xué)互動，使學(xué)生之間能分享彼此解決問題的方法、思路和經(jīng)驗，求得新發(fā)現(xiàn)，從而實現(xiàn)教學(xué)相長和共同發(fā)展。

3.2 合理采用各種教學(xué)手段

針對電力電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容中電路圖、波形圖較多的部分，鼓勵教師采用計算機(jī)輔助教學(xué)手段，這樣就可以省下繪圖時間，充分講授教學(xué)重點，使學(xué)生在有限的課堂時間內(nèi)獲得更多的信息量，起到事半功倍的作用。

學(xué)校還專門建立了Blackboard網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，課程組的教師會及時補充、更新教學(xué)資源，供學(xué)生在課余時間上網(wǎng)查閱。學(xué)生還可以在平臺上直接和教師“對話”，提出自己的疑問，教師會及時利用平臺給學(xué)生答疑。通過這種手段，保障了學(xué)生可以隨時隨地進(jìn)行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、提問、查詢資料，教師可以隨時隨地答疑、打分、了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，管理部門可以隨時隨地了解教學(xué)進(jìn)度，監(jiān)控教學(xué)情況，管理學(xué)生成績，加強師生間的教學(xué)互動。

對于其他新型的教學(xué)手段，要求教師在教學(xué)中根據(jù)每次課的實際需要，綜合利用多種教學(xué)手段，而不是單純拘泥于某一種手段，從而增強教學(xué)效果。

4 實踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革

在電力電子技術(shù)的教學(xué)中，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)必不可少，是課堂教學(xué)的重要補充。該環(huán)節(jié)對理解和鞏固理論知識有重要作用，而且能強化學(xué)生工程技能訓(xùn)練，提高學(xué)生的動手能力。

4.1 精心組織安排

電力電子技術(shù)課內(nèi)實驗由一人一組獨立完成、獨立考核，增加了設(shè)計型、綜合型實驗內(nèi)容比例。在課程總學(xué)時有限的情況下，精選出如下幾個實驗作為必做實驗教學(xué)內(nèi)容：

1）單相橋式半控整流電路（驗證性），結(jié)合實驗介紹“鋸齒波同步移相觸發(fā)電路”的原理；

2）三相橋式全控整流電路的性能研究(設(shè)計性)，結(jié)合實驗介紹集成觸發(fā)器的知識；

3）功率場效應(yīng)晶體管（MOSFET）特性與驅(qū)動電路研究（綜合性）。

首先進(jìn)行驗證性實驗，一方面驗證理論，一方面熟悉實驗設(shè)備及各種儀器儀表（如示波器、萬用表等）的使用方法，為設(shè)計性、綜合性實驗打基礎(chǔ)。綜合性實驗由教師提出實驗要求，由學(xué)生自行設(shè)計實驗方案、搭建實驗線路，從而鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

4.2 積極開展仿真實驗教學(xué)

計算機(jī)仿真是使用計算機(jī)對模型進(jìn)行研究，具有精度高、重復(fù)性好等特點。目前，電力電子技術(shù)方面使用較多的電路仿真軟件有Matlab、IsSpice、Pspice、Protel、Simplorer等，采用上述軟件對電力電子線路進(jìn)行仿真，能方便地進(jìn)行電路參數(shù)的試驗、取舍，具有方便、簡單、調(diào)節(jié)容易、可視性好的優(yōu)點。在學(xué)習(xí)完相關(guān)課程內(nèi)容后，布置相應(yīng)的仿真習(xí)題，學(xué)生通過在計算機(jī)上自行完成仿真實驗練習(xí)，將加深對理論知識的理解，加強對實際電路工作的感性認(rèn)識。

4.3 開放實驗室建設(shè)

除了課內(nèi)實驗和課后的仿真實驗練習(xí)，還建立了開放性實驗室，在實驗室中配備了基本的電子元器件和各種測試工具，積極組織學(xué)生參加各級各類大學(xué)生課外科技活動和競賽（如電子設(shè)計競賽、“挑戰(zhàn)杯”科技作品大賽、機(jī)器人大賽等），鼓勵學(xué)生參與教師的科研項目，使學(xué)生在開放實驗室中綜合運用所學(xué)知識完成實際課題，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、工程能力和解決實際問題的能力。

5 結(jié)束語

電力電子技術(shù)課程教學(xué)改革涉及教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段等多個方面。為了做好這項工作，需要任課教師緊跟學(xué)科前沿，在教學(xué)中不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗，不斷創(chuàng)新，更好地為培養(yǎng)有較高科學(xué)素質(zhì)的、能開拓創(chuàng)新的卓越人才服務(wù)。

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